特种集成开关电源的电路设计

一片TOP214Y型单片开关电源，使额定输出功率达到30W；

（5）采用由运放构成的电流控制环时，能将电流检测电阻R6的阻值减小到0.1Ω，功耗降至0.4W，使电源效率得到提高；

（6）将反馈电压UFB的最大值提升到46V，这里选用PC816A型光耦合器，其U(BR)CEO=70V>40V。

正常情况下电压控制环起作用，开关电源工作在恒压区。当IO接近于2A时进入恒流区，此时电流控制环起作用。IC4a的同相输入端接电流检测信号UR6，反相输入端接分压器电压UFY。分压器是由R5、R8和TL431C构成的。IC4a在将UR6与UFY进行比较之后，输出误差信号Ur2，再通过VD5和R1变成电流信号，流入光耦中的LED，进而控制TOP214Y的占空比，使电源的输出电流IOH在恒流区内维持恒定。显然，VD5和VD6就相当于一个“或门”。若电流控制环输出为高电平，电压控制环输出低电平，则电源工作在恒流输出状态；反之，就工作在恒压输出状态。

精密恒压/恒流源的输出特性如图3所示。图中的实线和虚线分别对应于U=Umin=85VAC、U=Umax=265VAC两种情况。

4截流型开关电源的电路设计

4.1截流型开关电源的设计方案

截流型开关电源的特点是一旦发生过载，输出电流IO能随着输出电压UO的降低而迅速减小，即UO↓→IO↓，可对电机等负载起到保护作用。利用晶体管构成的正反馈式截流控制环，可实现上述功能，过载时将IO衰减到安全区域内。

4.2截流型开关电源的设计示例

12V截流型开关电源的电路如图4所示。该电路采用一片TOP202Y型单片开关电源。截流控制环由晶体管VT1、VT2、R1～R4、IC2构成，其电路简单，成本低廉。要求VT1和VT2的参数应具有良好的一致性，能构成镜像电流源。截流型开关电源的输出特性如图5所示。由图可见，UOIO特性曲线可划分成3个工作区：恒压区、截流区、自动重起动区。令输出极限电流为ILM，下面对其输出特性进行分析。

（1）当IOILM时，VT2截止，UO处于恒压区，即UO=12V基本不变。此时VT1工作在饱和区，VT2呈截止状态，截流控制环不起作用，开关电源工作在稳压区。电路中，R1为电流检测电阻。VT1的接法比较特殊，因R2阻值很小，可视为集电极与基极短路，故VT1始终工作在饱和区，只是饱和深度及饱和压降US值可在一定范围内变化。此时IO较小，R1上的压降UR1较低，使VT2的发射结压降UBE2=UR1＋US0.65V，VT2呈截止状态，相当于集电极开路，它对光耦反馈电路无分流作用。

2）当IO≈ILM时，截流控制环开始工作，并在正反馈过程中使IO随着UO的降低而迅速减小。此时UR1≈0.3V，US≈0.57V，由于VT2的发射结压降UBE2=UR1＋US>0.7V，使VT2立即导通，而VDZ2因UO的降低而退出稳压区变成截止状态。于是，光耦LED上的电流就通过VT2分流。由于VT2的导通电阻很小，因此IF迅速增大，令TOP202Y的IC↑，占空比D↓，IO↓，开关电源进入截流区。进一步分析可知，R3上的电流是与UO成正比的，随着UO的继续降低，IR3↓→US↑→UBE2↑→IF↑→IC↑→D↓→IO↓，这就形成了电流正反馈，其效果是让IO进一步减小，对负载起到截流保护作用。

（3）当UO≤1.5V时，由于VT2达到饱和状态，截流控制作用失效，改由LED的正向压降 UF=1.2V进行限流。在负载短路时，短路电流ISS≈2.2A。

5恒功率型开关电源的电路设计

5.1恒功率型开关电源的设计思想

恒功率型单片开关电源的特点是，当输出电压UO降低时，利用恒功率控制电路迫使输出电流IO增大，使二者乘积IO·UO不变，输出功率PO保持恒定。这种开关电源可作为高效、快速、安全的电池充电器，对笔记本电脑中的电池进行充电。恒功率输出特性近似为一条双曲线。

5.2恒功率型开关电源的设计示例

由TOP202Y构成的15V、15W恒功率型开关电源，电路如图6所示。当输出电压从15V（即100％·UO）降至7.5V（即50％·UO）时，恒功率准确度可达±10％。恒功率控制电路由VT1、VT2、VDZ3～VDZ5、R1～R7构成。VT1工作在饱和区。VT1和VT2应选参数一致性很好的3DK4B型开关管。R1为电流检测电阻，VT2用来监视R1上的压降。该电路具有温度补偿特性，能对VT1、VT2的偏压以及输出电压进行温度补偿。恒功率控制电路由5部分组成：

（1）恒流源电路（VDZ4、R7、R3），给偏压电路提供恒定的集电极电流IC1；

（2）带温度补偿的偏压电路（VT1、R2），其作用是给VT2提供偏置电压UB1，它的发射结压降UBE1与UBE2相等且具有相同的温度系数；

（3）电流检测电阻（R1）；

（4）电压补偿电路（VDZ2、R6、R4），可对VT2的